Mekaniske svingninger 1 Mekaniske svingninger

Svinginger i bjelkemodell 2 Svinginger i bjelkemodell 40.4 Hz 253 Hz

Svingninger, platemodell 3 Svingninger, platemodell 42 Hz 102 Hz

4 Svingninger Man skal søke å motvirke at store resonansbevegelser kan oppstå. Elektroniske komponenter skal festes slik at lederne ikke utsettes for vesentlige bøyepåkjenninger. Bøyespenninger kan bli mye større enn aksialspenninger og kan lett gi utmatting. Loddetinn og ledningsmaterial er som material svakt mot utmatting. De største påkjenninger vil forekomme dersom vibrerende komponenter kommer i berøring med hverandre eller med strukturen for øvrig. I slike tilfeller er det overhengende fare for at ting går i stykker. Det skal derfor alltid beregnes minst 3 mm. rom til evt. svingninger1) 1) Sarafin, T.P. (ed.): Spacecraft Structures and Mechanisms

Aksellerasjon og frekvens 5 Aksellerasjon og frekvens Anta at vi har sinussvingninger: Oppgave En komponent tåler maksimalt en akselerasjon på 50g. Anta det blir resonans ved 180 Hz. Hva er maksimalt tillatt svingeamplitude? (0,38 mm).

Dempning og forsterkning ved resonnans 6 For elastiske konstruksjonsdeler, vil dempningen skyldes indrefriksjon i materialet, kontakt med luft og de andre konstruksjonsdelene.

Dempning 7 Dempningsfaktoren for kompakte deler: Anbefalt verdier på 0,001 – 0,004 for frekvenser på 5-100 Hz Systemdempningen i en sammensatt struktur er mye sterkere Likevel kan det oppstå svingemaksima på bestemte steder der vibrasjonene blir uakseptable. Disse kan bestemmes ved vibroakustisk analyse, enten på en datamaskinmodell eller ved fysisk vibrasjonstesting. Oppgave Hva bør man sette som dempningsfaktor for et kretskort med 1. ordens egenfrekvens 300 Hz? (0,014).

8 Vibrasjonskildene Lyden fra hovedmotorene er en svært sterk støykilde. Lydtrykket går opp i 140 dB over referansen (20 Pa). Når påholdsarmene på større raketter slipper taket, går det sterke lavfrekvente transienter gjennom strukturen (omkring 15 Hz). Den akustiske påvirkningen er sterkest mens lydrefleksen fra jordflaten når frem. Det akustiske trykket avtar når hastigheten passerer mach 1 (lydhastigheten i atmosfæren), men srukturoverført lyd er fortsatt tilstede. Ved overlydshastighet endrer spektralsammensetningen seg mot høyere frekvenser.

9 Følgende regnemåte er anbefalt av Cruise, A.M. et al. (Principles of Space Instrument Design): Anta at intensiteten i det påtrykte lydspekteret er normalfordelt. Svingeresponsens største RMS-akselerasjon (Root Mean Square) som ligger innenfor 3 standardavvik kan da uttrykkes som:

10

Konstruksjon for å motvirke vibrasjonsproblemer 11 Konstruksjon for å motvirke vibrasjonsproblemer Unngå skarpe, innvendige hjørner og andre detaljer som gir spenningskonsentrasjoner. Bruk overgangsradier. Bruk godt oppstivede konstruksjonsmetoder. Ting skal klamres fast og ha god kontakt med fundament. Myke og "slaskete" deler er suspekte. Det må tilstrebes å få resonansfrekvenser over 200 Hz. Alle skruer bør ha låsemekanisme Mekaniske materialegenskaper bør kunne dokumenteres Hyller, festeklemmer og tilkoblinger må få like stor omtanke som hovedstrukturen. Små deler bør være stive opp til 2000 Hz der det er mulig (se kommentar i kompendium!)

12 Svingninger i ramma

Mode 1 f0 ← 13 Mode 2 ↑ 2,67 f0 Mode 3 4,4 f0 ←

Harmonisk analyse, resonans 14 Harmonisk analyse, resonans 1. Resonnans, 21 Hz, 2. resonnans, 68 Hz, Maks systemforsterkning, langt over 100 (amplityde) RA, Ansys 2005

15 Vibrasjonstesting

16

17 278 Hz 376 Hz 747 Hz 1038 Hz 1992 Hz

Harmonisk responsanalyse 18 Harmonisk responsanalyse Aks. [g] målt beregnet (∆f = 10 Hz) Frekens [Hz]

Random Vibration, hvit støy 19 RA dec. 05